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JP4249691B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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JP4249691B2
JP4249691B2 JP2004323572A JP2004323572A JP4249691B2 JP 4249691 B2 JP4249691 B2 JP 4249691B2 JP 2004323572 A JP2004323572 A JP 2004323572A JP 2004323572 A JP2004323572 A JP 2004323572A JP 4249691 B2 JP4249691 B2 JP 4249691B2
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Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に1枚の基板上にメモリセルとロジック回路とを混載した半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor equipment, the method of manufacturing a semiconductor equipment embedded with a memory cell and a logic circuit, particularly one substrate.

ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)とロジック回路とを混載した半導体装置では、ロジック回路の性能向上のために、ロジック回路部のMISFETのソース/ドレイン領域及びゲート電極上に金属シリサイド膜を形成する。   In a semiconductor device in which a dynamic random access memory (DRAM) and a logic circuit are mixedly mounted, a metal silicide film is formed on the source / drain regions and the gate electrode of the MISFET in the logic circuit portion in order to improve the performance of the logic circuit.

DRAM等の半導体装置では、メモリセルのデータ保持特性を向上させるために、ソース/ドレイン領域の接合リーク電流を低減させることが好ましい。ところが、ソース/ドレイン領域の表面上に金属シリサイド膜を形成すると、接合リーク電流が増加してしまう(第178回ミーティング・ザ・エレクトロケミカル・ソサエティ(Meeting the Electro-chemical Society)P218〜220)。このため、DRAMの製造においては、通常、金属シリサイド膜が形成されない。   In a semiconductor device such as a DRAM, it is preferable to reduce the junction leakage current of the source / drain region in order to improve the data retention characteristics of the memory cell. However, when a metal silicide film is formed on the surface of the source / drain region, the junction leakage current increases (Meeting the Electrochemical Society P218-220). For this reason, in the manufacture of a DRAM, a metal silicide film is usually not formed.

DRAMとロジック回路とを混載した半導体装置においては、DRAM部に金属シリサイドを形成せず、ロジック回路部にのみ金属シリサイドを形成することが望まれる。
DRAM部においては、通常、各メモリセルを構成するMISFETのゲート電極が、ワード線と一体に形成される。ワード線は、ポリシリコン等で形成され、その抵抗を下げるために、ワード線を構成するポリシリコンに不純物を高濃度にドープすることが好ましい。一方、ロジック回路部では、MISFETのしきい値等から好ましい不純物濃度が決定される。メモリセル部のゲート電極とロジック回路部のゲート電極との好適な不純物濃度は、必ずしも一致しない。
In a semiconductor device in which a DRAM and a logic circuit are mixedly mounted, it is desired to form a metal silicide only in the logic circuit part without forming a metal silicide in the DRAM part.
In the DRAM portion, normally, the gate electrode of the MISFET constituting each memory cell is formed integrally with the word line. The word line is formed of polysilicon or the like, and it is preferable that the polysilicon constituting the word line is doped with impurities at a high concentration in order to reduce the resistance. On the other hand, in the logic circuit section, a preferable impurity concentration is determined from the threshold value of the MISFET. The preferred impurity concentrations of the gate electrode of the memory cell portion and the gate electrode of the logic circuit portion do not necessarily match.

ロジック回路部にアナログ回路で用いられるキャパシタを形成する場合、キャパシタの静電容量の精度を高めることが望まれる。このため、通常、ポリシリコン膜/酸化シリコン膜/ポリシリコン膜の3層構造がとられる。キャパシタの電圧依存性を低減するために、このポリシリコン膜の不純物濃度を高くすることが好ましい。製造コストの増加を抑制するために、高濃度のポリシリコン膜を形成するための製造工程の増加を極力抑えることが望まれる。   When a capacitor used in an analog circuit is formed in the logic circuit portion, it is desired to increase the accuracy of the capacitance of the capacitor. For this reason, usually, a three-layer structure of polysilicon film / silicon oxide film / polysilicon film is taken. In order to reduce the voltage dependency of the capacitor, it is preferable to increase the impurity concentration of the polysilicon film. In order to suppress an increase in manufacturing cost, it is desired to suppress an increase in manufacturing steps for forming a high concentration polysilicon film as much as possible.

メモリセル部のみを先に形成し、その後にロジック回路部を形成する方法が知られている。各メモリセルを構成するキャパシタの共通電極となるセルプレートの下にビット線が配置されている場合、ビット線とロジック回路部の配線とを接続するために、ビット線の先端をセルプレートの縁よりも外側に出す必要がある。従って、メモリセル形成時にロジック回路部に堆積した層間絶縁膜を除去するための工程と、セルプレートをパターニングするための工程とを別々に行わなければならない。   A method is known in which only the memory cell portion is formed first and then the logic circuit portion is formed. When the bit line is arranged under the cell plate which is a common electrode of the capacitor constituting each memory cell, the end of the bit line is connected to the edge of the cell plate in order to connect the bit line and the logic circuit wiring. It is necessary to put it outside. Therefore, a process for removing the interlayer insulating film deposited on the logic circuit portion when forming the memory cell and a process for patterning the cell plate must be performed separately.

本発明の目的は、製造工程数の増加を抑制し、ロジック回路部にキャパシタを形成することが可能なDRAMとロジック回路を混載した半導体装置の製造方法を提供することである。
An object of the present invention is to suppress an increase in the number of manufacturing steps is to provide a manufacturing how a semiconductor device embedded with DRAM and a logic circuit capable of forming a capacitor in the logic circuit portion.

本発明の一観点によると、主表面内にメモリセル部とロジック回路部とが画定された半導体基板を準備する工程と、前記半導体基板の主表面の一部の領域上に、絶縁材料からなる素子分離構造体を形成し、活性領域を画定する工程と、前記半導体基板の主表面のうち前記素子分離構造体の形成されていない領域上に第1のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記素子分離構造体及び前記第1のゲート絶縁膜上に、第1の導電膜を形成する工程と、前記第1の導電膜のうち前記メモリセル部上の部分を除去する工程と、前記第1の導電膜の表面上に容量絶縁膜を形成する工程と、前記容量絶縁膜の上及び前記半導体基板の上に、第2の導電膜を形成する工程と、前記第2の導電膜をパターニングし、前記素子分離構造体の上方に上部電極を残すとともに、前記メモリセル部の上方に、ゲート電極を兼ねる複数のワード線を残す工程と、前記容量絶縁膜及び第1の導電膜をパターニングし、該第1の導電膜からなる下部電極を残す工程であって、半導体基板の法線方向から見て前記下部電極が前記上部電極を内包する形状に前記下部電極を残すとともに、前記ロジック回路部の活性領域上に前記第1の導電膜からなるゲート電極を残し、前記上部電極と下部電極との間に前記容量絶縁膜を残す工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, a step of preparing a semiconductor substrate in which a memory cell portion and a logic circuit portion are defined in a main surface, and an insulating material is formed on a partial region of the main surface of the semiconductor substrate. Forming an element isolation structure and defining an active region; forming a first gate insulating film on a region of the main surface of the semiconductor substrate where the element isolation structure is not formed; and Forming a first conductive film on the element isolation structure and the first gate insulating film; removing a portion of the first conductive film on the memory cell portion; and Forming a capacitive insulating film on the surface of the conductive film, forming a second conductive film on the capacitive insulating film and on the semiconductor substrate, and patterning the second conductive film. And leaving the upper electrode above the element isolation structure In addition, a step of leaving a plurality of word lines also serving as gate electrodes above the memory cell portion, and patterning the capacitor insulating film and the first conductive film, leaving a lower electrode made of the first conductive film. The lower electrode is left in a shape in which the lower electrode includes the upper electrode as viewed from the normal direction of the semiconductor substrate, and the first conductive film is formed on the active region of the logic circuit portion. There is provided a method for manufacturing a semiconductor device, including a step of leaving a gate electrode and leaving the capacitive insulating film between the upper electrode and the lower electrode.

キャパシタの上部電極とワード線とが同時に形成され、下部電極とロジック回路部のゲート電極とが同時に形成される。このため、工程数の増加を抑制しつつ、キャパシタを形成することができる。   The upper electrode of the capacitor and the word line are formed at the same time, and the lower electrode and the gate electrode of the logic circuit portion are formed at the same time. For this reason, a capacitor can be formed while suppressing an increase in the number of steps.

本発明によれば、ロジック回路部に形成するキャパシタの下部電極をロジック回路部のMISFETのゲート電極と同時に形成し、上部電極をメモリセル部のワード線と同時に形成する。このため、工程数の増加を抑制することができる。   According to the present invention, the lower electrode of the capacitor formed in the logic circuit portion is formed simultaneously with the gate electrode of the MISFET of the logic circuit portion, and the upper electrode is formed simultaneously with the word line of the memory cell portion. For this reason, the increase in the number of processes can be suppressed.

図1〜図5を参照して、本発明の第1の実施例について説明する。図1〜図4は、第1の実施例による半導体装置の製造方法を説明するための基板断面図を示す。各図の切断部よりも左側の図がメモリセル部を示し、右側の図がロジック回路部のnチャネルMISFET形成領域を示す。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 are sectional views of a substrate for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. In each figure, the left side of the cut portion shows the memory cell portion, and the right side shows the n-channel MISFET formation region of the logic circuit portion.

図1(A)までの工程を説明する。p型シリコン基板1の表面に、シャロートレンチ型の素子分離構造体2を周知の方法で形成する。素子分離構造体2により、メモリセルアレイ部に活性領域3が画定され、ロジック回路部に活性領域4が画定される。活性領域3及び4の表面上に、熱酸化によりSiOからなる厚さ5〜10nmのゲート酸化膜7を形成する。ゲート酸化膜7の上に、厚さ100〜250nmのポリシリコン膜8を堆積する。ポリシリコン膜8の堆積は、例えばSiHを用いた化学気相成長(CVD)により行う。 The steps up to FIG. 1A will be described. A shallow trench type element isolation structure 2 is formed on the surface of the p-type silicon substrate 1 by a known method. The element isolation structure 2 defines an active region 3 in the memory cell array portion and an active region 4 in the logic circuit portion. A gate oxide film 7 having a thickness of 5 to 10 nm made of SiO 2 is formed on the surfaces of the active regions 3 and 4 by thermal oxidation. A polysilicon film 8 having a thickness of 100 to 250 nm is deposited on the gate oxide film 7. The polysilicon film 8 is deposited by chemical vapor deposition (CVD) using, for example, SiH 4 .

加速エネルギ10〜30keV、ドーズ量3〜6×1015cm−2の条件で、ポリシリコン膜8に第1回目のリン(P)のイオン注入を行う。このとき、ロジック回路部のpチャネルMISFET形成領域(図示せず)は、レジストパターンで覆っておく。 The first phosphorus (P) ion implantation is performed on the polysilicon film 8 under conditions of an acceleration energy of 10 to 30 keV and a dose of 3 to 6 × 10 15 cm −2 . At this time, the p-channel MISFET formation region (not shown) of the logic circuit portion is covered with a resist pattern.

図1(B)に示すように、ロジック回路部のポリシリコン膜8の表面をレジストパターン5で覆う。加速エネルギ10〜30keV、ドーズ量5〜8×1015cm−2の条件で、メモリセル部のポリシリコン膜8に第2回目のPのイオン注入を行う。イオン注入後、レジストパターン5を除去する。 As shown in FIG. 1B, the surface of the polysilicon film 8 in the logic circuit portion is covered with a resist pattern 5. Under the conditions of acceleration energy of 10 to 30 keV and dose of 5 to 8 × 10 15 cm −2 , second ion implantation of P is performed on the polysilicon film 8 in the memory cell portion. After the ion implantation, the resist pattern 5 is removed.

図1(C)に示すように、ポリシリコン膜8をパターニングし、メモリセル部に複数のワード線8aを残し、ロジック回路部にゲート電極8bを残す。ポリシリコン膜8のエッチングは、例えばClとOの混合ガスを用いた反応性イオンエッチング(RIE)により行うことができる。ワード線8aは、図1(A)の紙面に垂直な方向に延在する。2本のワード線8aが、1つの活性領域3の上を通過する。活性領域3の両側の素子分離構造体2の上にもワード線8aが形成される。活性領域3の上のワード線8aは、活性領域3内に形成されるMISFETのゲート電極を兼ねる。 As shown in FIG. 1C, the polysilicon film 8 is patterned to leave a plurality of word lines 8a in the memory cell portion and leave a gate electrode 8b in the logic circuit portion. The polysilicon film 8 can be etched by, for example, reactive ion etching (RIE) using a mixed gas of Cl 2 and O 2 . The word line 8a extends in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. Two word lines 8 a pass over one active region 3. A word line 8 a is also formed on the element isolation structure 2 on both sides of the active region 3. The word line 8 a on the active region 3 also serves as a gate electrode of a MISFET formed in the active region 3.

ワード線8a及びゲート電極8bをマスクとして、不純物をイオン注入する。メモリセル部のMISFET形成領域には、Pを加速エネルギ10〜30keV、ドーズ量1〜5×1013cm−2の条件でイオン注入する。ロジック回路部のnチャネルMISFET形成領域には、Pを加速エネルギ5〜30keV、ドーズ量1〜5×1013cm−2の条件でイオン注入し、さらにAsを加速エネルギ5〜30keV、ドーズ量1〜50×1013cm−2の条件でイオン注入する。このイオン注入により、メモリセル部ではMISFETのソース/ドレイン領域9aが形成され、ロジック回路部では低濃度ドレイン(LDD)構造を有するソース/ドレイン領域の低濃度領域9bが形成される。 Impurities are ion-implanted using the word line 8a and the gate electrode 8b as a mask. P is ion-implanted into the MISFET formation region of the memory cell portion under conditions of acceleration energy of 10 to 30 keV and a dose of 1 to 5 × 10 13 cm −2 . In the n channel MISFET formation region of the logic circuit portion, P is ion-implanted under conditions of acceleration energy of 5 to 30 keV and a dose of 1 to 5 × 10 13 cm −2 , and As is further accelerated energy of 5 to 30 keV and a dose of 1 Ion implantation is performed under conditions of ˜50 × 10 13 cm −2 . By this ion implantation, the source / drain region 9a of the MISFET is formed in the memory cell portion, and the low concentration region 9b of the source / drain region having a low concentration drain (LDD) structure is formed in the logic circuit portion.

ロジック回路部のMISFETの低濃度領域9bにAsを添加することにより、高性能のMISFETを得ることができる。メモリセル部のMISFETのソース/ドレイン領域9aにはAsを添加せずPのみを添加することにより、リーク電流を低減させ、リフレッシュ特性の良いDRAMを得ることができる。   By adding As to the low concentration region 9b of the MISFET in the logic circuit portion, a high-performance MISFET can be obtained. By adding only P without adding As to the source / drain region 9a of the MISFET in the memory cell portion, a leak current can be reduced and a DRAM with good refresh characteristics can be obtained.

図2(A)までの工程を説明する。基板全面上に、厚さ80〜120nmのSiO膜を堆積する。このSiO膜の堆積は、例えばSiHとOを用いたCVDにより行う。メモリセル部をレジストパターン11で覆い、ロジック回路部のSiO膜を異方性エッチングする。ロジック回路部のゲート電極8bの側壁上にサイドウォール絶縁膜10bが残ると共に、メモリセル部には、SiO膜10aが残る。レジストパターン11を除去する。 The steps up to FIG. 2A will be described. A SiO 2 film having a thickness of 80 to 120 nm is deposited on the entire surface of the substrate. The SiO 2 film is deposited by CVD using SiH 4 and O 2 , for example. The memory cell portion is covered with a resist pattern 11, and the SiO 2 film in the logic circuit portion is anisotropically etched. The sidewall insulating film 10b remains on the side wall of the gate electrode 8b of the logic circuit portion, and the SiO 2 film 10a remains in the memory cell portion. The resist pattern 11 is removed.

次に、ロジック回路部に、ソース/ドレイン領域形成のためのイオン注入を行う。nチャネルMISFET形成領域には、Asを加速エネルギ30〜40keV、ドーズ量2〜4×1015cm−2の条件でイオン注入し、pチャネルMISFET形成領域には、硼素(B)を加速エネルギ5〜15keV、ドーズ量2〜4×1015cm−2の条件でイオン注入する。なお、いずれのイオン注入の時も、メモリセル部はレジストパターンで覆われている。このイオン注入により、LDD構造のソース/ドレイン領域の高濃度領域12bが形成される。イオン注入後、弗酸を用い、シリコン表面上の自然酸化膜を除去する。 Next, ion implantation for forming source / drain regions is performed in the logic circuit portion. In the n channel MISFET formation region, As is ion-implanted under the conditions of an acceleration energy of 30 to 40 keV and a dose of 2 to 4 × 10 15 cm −2 , and boron (B) is implanted into the p channel MISFET formation region with an acceleration energy of 5 Ion implantation is performed under conditions of ˜15 keV and a dose of 2-4 × 10 15 cm −2 . Note that at any ion implantation, the memory cell portion is covered with a resist pattern. By this ion implantation, the high concentration region 12b of the source / drain region of the LDD structure is formed. After ion implantation, the natural oxide film on the silicon surface is removed using hydrofluoric acid.

図2(B)に示すように、ゲート電極8b、及び高濃度領域12bの表面上にコバルトシリサイド(CoSi)膜15を形成する。以下、CoSi膜15の形成方法を説明する。まず、基板の全表面を覆うようにスパッタリング等によりCo膜を堆積する。基板温度450〜550℃で1回目の熱処理を行い、その後、基板温度800〜900℃で2回目の熱処理を行う。シリコン表面とCo膜がシリサイド反応し、CoSi膜15が形成される。弗酸を用いて、シリサイド反応しなかった余分のCo膜を除去する。このようにして、Siが露出した表面上にのみ自己整合的にCoSi膜15を形成することができる。 As shown in FIG. 2B, a cobalt silicide (CoSi 2 ) film 15 is formed on the surfaces of the gate electrode 8b and the high concentration region 12b. Hereinafter, a method of forming the CoSi 2 film 15 will be described. First, a Co film is deposited by sputtering or the like so as to cover the entire surface of the substrate. A first heat treatment is performed at a substrate temperature of 450 to 550 ° C., and then a second heat treatment is performed at a substrate temperature of 800 to 900 ° C. The silicon surface and the Co film undergo a silicide reaction, and a CoSi 2 film 15 is formed. The excess Co film that did not undergo the silicide reaction is removed using hydrofluoric acid. In this way, the CoSi 2 film 15 can be formed in a self-aligned manner only on the surface where Si is exposed.

メモリセル部内のソース/ドレイン領域9a及びワード線8aの表面は、SiO膜10aで覆われているため、この部分ではシリサイド反応を起こさない。ロジック回路部のソース/ドレイン領域の高濃度領域12bはCo膜に接するため、この界面でシリサイド反応が起こる。なお、Coの他に、Siとシリサイド反応を起こして金属シリサイドを形成する他の金属、例えばTi等を用いてもよい。 Since the surfaces of the source / drain regions 9a and the word lines 8a in the memory cell portion are covered with the SiO 2 film 10a, no silicide reaction occurs in this portion. Since the high concentration region 12b of the source / drain region of the logic circuit portion is in contact with the Co film, a silicide reaction occurs at this interface. In addition to Co, other metals that cause a silicide reaction with Si to form metal silicide, such as Ti, may be used.

図2(C)に示すように、基板の全表面を覆う厚さ800〜1200nmのボロフォスフォシリケートガラス(BPSG)膜18を堆積する。BPSG膜18の堆積は、原料ガスとしてSiH、B、O及びPHの混合ガスを用いたCVDにより行う。基板温度700〜850℃で熱処理した後、化学機械研磨(CMP)により表面を平坦化する。 As shown in FIG. 2C, a borophosphosilicate glass (BPSG) film 18 having a thickness of 800 to 1200 nm covering the entire surface of the substrate is deposited. The BPSG film 18 is deposited by CVD using a mixed gas of SiH 4 , B 2 H 6 , O 2 and PH 3 as a source gas. After heat treatment at a substrate temperature of 700 to 850 ° C., the surface is flattened by chemical mechanical polishing (CMP).

活性領域3内の中央のソース/ドレイン領域9aの表面を露出させるコンタクトホール19を開口する。BPSG膜18のエッチングは、CFとCHFとArとの混合ガスを用いたRIEにより行う。コンタクトホール19を介して中央のソース/ドレイン領域9aに接続されたビット線20を形成する。ビット線20は、図2(C)に示す断面以外の部分においてワード線8aに直交する方向に延在する。 A contact hole 19 exposing the surface of the central source / drain region 9a in the active region 3 is opened. The BPSG film 18 is etched by RIE using a mixed gas of CF 4 , CHF 3, and Ar. A bit line 20 connected to the central source / drain region 9a through the contact hole 19 is formed. The bit line 20 extends in a direction orthogonal to the word line 8a in a portion other than the cross section shown in FIG.

以下、ビット線20の形成方法を説明する。基板の全表面を覆うように、Pを添加した厚さ50nmのポリシリコン膜と厚さ100nmのタングステンシリサイド(WSi)膜を堆積する。ポリシリコン膜の堆積は、原料ガスとしてSiHを用いたCVDにより行い、WSi膜の堆積は、原料ガスとしてWFとSiHを用いたCVDにより行う。なお、ポリシリコン膜の堆積前に、弗酸を用い、コンタクトホール19の底面に形成された自然酸化膜を除去してもよい。 Hereinafter, a method of forming the bit line 20 will be described. A polysilicon film having a thickness of 50 nm to which P is added and a tungsten silicide (WSi) film having a thickness of 100 nm are deposited so as to cover the entire surface of the substrate. The polysilicon film is deposited by CVD using SiH 4 as a source gas, and the WSi film is deposited by CVD using WF 6 and SiH 4 as source gases. Note that the natural oxide film formed on the bottom surface of the contact hole 19 may be removed using hydrofluoric acid before the polysilicon film is deposited.

このポリシリコン膜とWSi膜をパターニングし、ビット線20を形成する。ポリシリコン膜とWSi膜のエッチングは、ClとOを用いたRIEにより行う。
図2(D)に示すように、基板の全表面を覆う厚さ800〜1200nmのBPSG膜23を堆積する。基板温度700〜850℃で熱処理した後、CMPにより表面を平坦化する。
The polysilicon film and the WSi film are patterned to form the bit line 20. Etching of the polysilicon film and the WSi film is performed by RIE using Cl 2 and O 2 .
As shown in FIG. 2D, a BPSG film 23 having a thickness of 800 to 1200 nm covering the entire surface of the substrate is deposited. After heat treatment at a substrate temperature of 700 to 850 ° C., the surface is flattened by CMP.

活性領域3の両端のソース/ドレイン領域9aの表面を露出させるコンタクトホール24を開口する。コンタクトホール24毎に、コンタクトホール24を介してソース/ドレイン領域9aに接続された蓄積電極25を形成する。蓄積電極25は、Pを添加した厚さ300〜800nmのポリシリコン膜を堆積した後、このポリシリコン膜をパターニングすることにより形成する。   Contact holes 24 that expose the surfaces of the source / drain regions 9a at both ends of the active region 3 are opened. For each contact hole 24, a storage electrode 25 connected to the source / drain region 9a through the contact hole 24 is formed. The storage electrode 25 is formed by depositing a polysilicon film having a thickness of 300 to 800 nm to which P is added and then patterning the polysilicon film.

図3に示すように、基板の全表面を覆う厚さ3〜5nmの窒化シリコン(SiN)膜を堆積する。このSiN膜を、温度700〜800℃で熱酸化してSiONからなる容量絶縁膜28を形成する。容量絶縁膜28を覆うように、Pを添加したポリシリコンからなる厚さ100nmの対向電極29を形成する。メモリセルアレイ部以外の容量絶縁膜28と対向電極29を除去する。この2層のエッチングは、ClとOを用いたRIEにより行う。 As shown in FIG. 3, a silicon nitride (SiN) film having a thickness of 3 to 5 nm is deposited to cover the entire surface of the substrate. This SiN film is thermally oxidized at a temperature of 700 to 800 ° C. to form a capacitive insulating film 28 made of SiON. A counter electrode 29 made of polysilicon doped with P and having a thickness of 100 nm is formed so as to cover the capacitor insulating film 28. The capacitive insulating film 28 and the counter electrode 29 other than the memory cell array portion are removed. The two layers are etched by RIE using Cl 2 and O 2 .

図4に示すように、基板の全表面を覆う厚さ1000〜1500nmのBPSG膜30を堆積する。対向電極29の表面の一部、ロジック回路部のCoSi膜15の表面の一部を露出させるコンタクトホール32を形成する。なお、図4には現れていないが、ビット線20の表面の一部を露出させるコンタクトホールも同時に形成する。 As shown in FIG. 4, a BPSG film 30 having a thickness of 1000 to 1500 nm covering the entire surface of the substrate is deposited. A contact hole 32 for exposing a part of the surface of the counter electrode 29 and a part of the surface of the CoSi 2 film 15 of the logic circuit portion is formed. Although not shown in FIG. 4, a contact hole that exposes a part of the surface of the bit line 20 is formed at the same time.

コンタクトホール32内をWプラグ35で埋め込む。以下、Wプラグ35の形成方法を説明する。まず、スパッタリングによりバリアメタル層を堆積する。バリアメタル層は、例えばTi膜とTiN膜との2層構造を有する。バリアメタル層の上にCVDにより厚さ300〜500nmのW膜を堆積し、コンタクトホール32内を埋め込む。CMPにより、余分なW膜とバリアメタル層を除去し、コンタクトホール32内にのみWプラグ35を残す。   The contact hole 32 is filled with a W plug 35. Hereinafter, a method for forming the W plug 35 will be described. First, a barrier metal layer is deposited by sputtering. The barrier metal layer has, for example, a two-layer structure of a Ti film and a TiN film. A W film having a thickness of 300 to 500 nm is deposited on the barrier metal layer by CVD to fill the contact hole 32. The excess W film and the barrier metal layer are removed by CMP, and the W plug 35 is left only in the contact hole 32.

BPSG膜30の上に、配線40を形成する。配線40は、バリアメタル層、アルミニウム(Al)膜、及び反射防止膜からなる積層構造を有する。反射防止膜は、例えばTiNで形成される。   A wiring 40 is formed on the BPSG film 30. The wiring 40 has a laminated structure including a barrier metal layer, an aluminum (Al) film, and an antireflection film. The antireflection film is made of, for example, TiN.

配線40を覆うように、BPSG膜30の上にSiO膜41を堆積する。SiO膜41は、例えば高密度プラズマを用いたCVDにより堆積される。SiO膜41にコンタクトホールを開口し、その内部をWプラグ42で埋め込む。SiO膜41の表面上に、配線43を形成し、配線43を覆うSiO膜44を堆積する。 A SiO 2 film 41 is deposited on the BPSG film 30 so as to cover the wiring 40. The SiO 2 film 41 is deposited by, for example, CVD using high density plasma. A contact hole is opened in the SiO 2 film 41 and the inside is filled with a W plug 42. A wiring 43 is formed on the surface of the SiO 2 film 41, and a SiO 2 film 44 covering the wiring 43 is deposited.

SiO膜44を覆うカバー膜45を堆積する。カバー膜45は、プラズマCVDによるSiO膜とプラズマCVDによるSiN膜との2層構造を有する。
上記第1の実施例では、メモリセル部のMISFETのゲート電極、すなわちワード線8aに、図1(A)に示す第1回目のイオン注入と図1(B)に示す第2回目のイオン中が行われる。一方、ロジック回路部のnチャネルMISFETのゲート電極8bには、図1(A)に示す第1回目のイオン注入のみが行われる。
A cover film 45 covering the SiO 2 film 44 is deposited. The cover film 45 has a two-layer structure of an SiO 2 film by plasma CVD and an SiN film by plasma CVD.
In the first embodiment, the first ion implantation shown in FIG. 1A and the second ion shown in FIG. 1B are injected into the gate electrode of the MISFET of the memory cell portion, that is, the word line 8a. Is done. On the other hand, only the first ion implantation shown in FIG. 1A is performed on the gate electrode 8b of the n-channel MISFET in the logic circuit portion.

図1(C)及び図2(A)で説明したソース/ドレイン領域形成のためのイオン注入工程で、ゲート電極及びワード線がマスクとして使用される。この時、ワード線8a及びゲート電極8bに不純物が追加注入される。追加注入される不純物量を考慮して、第1回目及び第2回目のイオン注入のドーズ量を適当に選択することにより、メモリセル部とロジック回路部とのMISFETのゲート電極の不純物濃度を、それぞれ好適な範囲に設定することができる。   In the ion implantation process for forming the source / drain regions described with reference to FIGS. 1C and 2A, the gate electrode and the word line are used as a mask. At this time, impurities are additionally implanted into the word line 8a and the gate electrode 8b. The impurity concentration of the gate electrode of the MISFET in the memory cell portion and the logic circuit portion is determined by appropriately selecting the dose amount of the first and second ion implantations in consideration of the amount of impurities to be additionally implanted. Each can be set within a suitable range.

図5(A)は、ゲート電極への不純物注入量と、ゲート電極に電圧2.5Vを印加したときのドレイン電流との関係を示すグラフである。横軸はゲート電極への不純物注入量を単位「×1015cm−2」で表し、縦軸はドレイン電流を、最大のドレイン電流を示したサンプルのものを100とした相対値で表す。なお、ゲート電極の厚さを180nm、注入不純物をP、イオン注入の加速エネルギを20keVとした。また、しきい値電圧が0.45Vになるようにチャネル領域への不純物注入量を調整した。 FIG. 5A is a graph showing the relationship between the amount of impurities implanted into the gate electrode and the drain current when a voltage of 2.5 V is applied to the gate electrode. The horizontal axis represents the amount of impurity implantation into the gate electrode in the unit of “× 10 15 cm −2 ”, and the vertical axis represents the drain current as a relative value, where 100 is the sample showing the maximum drain current. The thickness of the gate electrode was 180 nm, the implanted impurity was P, and the acceleration energy of ion implantation was 20 keV. Further, the impurity implantation amount into the channel region was adjusted so that the threshold voltage was 0.45V.

不純物の注入量が4×1015cm−2程度の時に、最大のドレイン電流が得られている。これよりも注入量が多くなると、ドレイン電流が減少する。これは、しきい値の低下を防止するために、ゲート電極の不純物濃度の増加に従って、チャネル領域の不純物濃度も高くする必要があるためである。また、ゲート電極の不純物濃度が低すぎると、ゲート電極が空乏化してしまい、MISFETの特性が劣化してしまう。従って、ゲート電極への不純物注入量を4×1015cm−2程度とすることが好ましい。 The maximum drain current is obtained when the impurity implantation amount is about 4 × 10 15 cm −2 . When the implantation amount is larger than this, the drain current decreases. This is because the impurity concentration of the channel region needs to be increased as the impurity concentration of the gate electrode increases in order to prevent the threshold value from decreasing. If the impurity concentration of the gate electrode is too low, the gate electrode is depleted and the characteristics of the MISFET are degraded. Therefore, it is preferable that the amount of impurities implanted into the gate electrode is about 4 × 10 15 cm −2 .

図5(B)は、ゲート電極への不純物注入量とゲート電極のシート抵抗との関係を示すグラフである。横軸は、ゲート電極への不純物注入量を単位「×1015cm−2」で表し、縦軸はシート抵抗を単位「Ω/□」で表す。なお、ゲート電極の厚さ、注入不純物、及び加速エネルギは、(A)の場合と同様である。DRAMのワード線に要求されるシート抵抗は、通常80Ω/□以下である。この要求を満たすためには、ゲート電極への不純物注入量を1×1016cm−2程度にすればよい。 FIG. 5B is a graph showing the relationship between the amount of impurities implanted into the gate electrode and the sheet resistance of the gate electrode. The horizontal axis represents the amount of impurity implantation into the gate electrode in the unit “× 10 15 cm −2 ”, and the vertical axis represents the sheet resistance in the unit “Ω / □”. Note that the thickness of the gate electrode, implanted impurities, and acceleration energy are the same as in the case of (A). The sheet resistance required for the word line of DRAM is usually 80Ω / □ or less. In order to satisfy this requirement, the amount of impurities implanted into the gate electrode may be about 1 × 10 16 cm −2 .

図5(A)と(B)とを比較すると、ロジック回路部のゲート電極に要求される不純物注入量と、メモリセル部のワード線に要求される不純物注入量とは異なることがわかる。第1の実施例のように、第1回目のイオン注入をポリシリコン膜8全体に行い、第2回目のイオン注入をメモリセル部のポリシリコン膜8にのみ行うことにより、ロジック回路部のゲート電極とメモリセル部のワード線の双方に好適な量の不純物を注入することが可能になる。   5A and 5B, it can be seen that the impurity implantation amount required for the gate electrode of the logic circuit portion is different from the impurity implantation amount required for the word line of the memory cell portion. As in the first embodiment, the first ion implantation is performed on the entire polysilicon film 8, and the second ion implantation is performed only on the polysilicon film 8 in the memory cell section. An appropriate amount of impurities can be implanted into both the electrode and the word line of the memory cell portion.

また、第1の実施例では、図2(B)に示すシリサイド反応工程の時に、メモリセル部がSiO膜10aで覆われている。このため、メモリセル部のソース/ドレイン領域の表面に金属シリサイドが形成されることを防止することができる。これにより、良好なデータ保持特性を確保することができる。 In the first embodiment, the memory cell portion is covered with the SiO 2 film 10a during the silicide reaction step shown in FIG. 2B. Therefore, metal silicide can be prevented from being formed on the surface of the source / drain region of the memory cell portion. As a result, good data retention characteristics can be ensured.

次に、図6及び図7を参照して、第2の実施例について説明する。第2の実施例では、ロジック回路部にキャパシタを形成する。図6及び図7の各図の切断部より右側の図はメモリセル部を示し、左側の図はロジック回路部を示す。   Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, a capacitor is formed in the logic circuit section. 6 and 7, the diagram on the right side of the cut portion in each drawing shows the memory cell portion, and the diagram on the left side shows the logic circuit portion.

図6(A)に示す状態までの工程を説明する。p型シリコン基板50の表面上に、素子分離構造体51を形成し、メモリセル部及びロジック回路部に活性領域を画定する。活性領域の表面上に、熱酸化により厚さ5〜10nmのゲート酸化膜52を形成する。基板全面上に、ポリシリコンからなる厚さ100〜250nmの第1の導電膜53をCVDにより堆積する。なお、第1の導電膜53を、ポリシリコンの代わりにアモルファスシリコンで形成してもよい。   Processes up to the state shown in FIG. An element isolation structure 51 is formed on the surface of the p-type silicon substrate 50, and active regions are defined in the memory cell portion and the logic circuit portion. A gate oxide film 52 having a thickness of 5 to 10 nm is formed on the surface of the active region by thermal oxidation. A first conductive film 53 made of polysilicon and having a thickness of 100 to 250 nm is deposited on the entire surface of the substrate by CVD. Note that the first conductive film 53 may be formed of amorphous silicon instead of polysilicon.

第1の導電膜53のうち、ロジック回路部のnチャネルMISFET形成領域及びキャパシタ形成領域に、Pをイオン注入する。注入条件は、例えば加速エネルギ20keV、ドーズ量3〜6×1015cm−2である。なお、PとAsとを、合計のドーズ量が3〜6×1015cm−2になるように注入してもよい。ロジック回路部のpチャネルMISFET形成領域には、硼素(B)をイオン注入する。なお、pチャネルMISFET形成領域には、必ずしも不純物を注入する必要はない。pチャネルMISFETのゲート電極には、ソース/ドレイン領域形成のためのイオン注入と同時にp型不純物が注入される。イオン注入後、活性化アニールを行う。 In the first conductive film 53, P ions are implanted into the n-channel MISFET formation region and the capacitor formation region of the logic circuit portion. The implantation conditions are, for example, an acceleration energy of 20 keV and a dose amount of 3-6 × 10 15 cm −2 . Note that P and As may be implanted so that the total dose amount is 3 to 6 × 10 15 cm −2 . Boron (B) is ion-implanted into the p-channel MISFET formation region of the logic circuit portion. It is not always necessary to implant impurities into the p-channel MISFET formation region. A p-type impurity is implanted into the gate electrode of the p-channel MISFET simultaneously with the ion implantation for forming the source / drain regions. After the ion implantation, activation annealing is performed.

活性化アニール後、メモリセル部の第1の導電膜53を除去する。第1の導電膜53の除去は、ClとOとの混合ガスを用いたRIEにより行う。第1の導電膜53のパターニング後、メモリセル部の表面に残っているゲート酸化膜52及び第1の導電膜53の表面に形成されている自然酸化膜を弗酸により除去する。 After the activation annealing, the first conductive film 53 in the memory cell portion is removed. The removal of the first conductive film 53 is performed by RIE using a mixed gas of Cl 2 and O 2 . After the patterning of the first conductive film 53, the gate oxide film 52 remaining on the surface of the memory cell portion and the natural oxide film formed on the surface of the first conductive film 53 are removed with hydrofluoric acid.

図6(B)に示すように、メモリセル部の活性領域の表面を熱酸化し、厚さ5〜10nmの第2のゲート酸化膜55を形成する。同時に、第1の導電層53の表面層も酸化され厚さ10〜30nmの容量絶縁膜56が形成される。   As shown in FIG. 6B, the surface of the active region of the memory cell portion is thermally oxidized to form a second gate oxide film 55 having a thickness of 5 to 10 nm. At the same time, the surface layer of the first conductive layer 53 is also oxidized to form a capacitive insulating film 56 having a thickness of 10 to 30 nm.

図6(C)に示すように、基板全面上に、ポリシリコン膜60、タングステンシリサイド(WSi)膜61、及び第1のSiN膜62を、この順番にCVDにより堆積する。ポリシリコン膜60は、厚さ50〜100nmであり、Pをドープされてn型導電性が付与されている。WSi膜61及び第1のSiN膜62の厚さは、共に100〜200nmである。   As shown in FIG. 6C, a polysilicon film 60, a tungsten silicide (WSi) film 61, and a first SiN film 62 are deposited in this order on the entire surface of the substrate by CVD. The polysilicon film 60 has a thickness of 50 to 100 nm and is doped with P to impart n-type conductivity. The thicknesses of the WSi film 61 and the first SiN film 62 are both 100 to 200 nm.

図7(A)に示すように、第1のSiN膜62からポリシリコン膜60までの3層をパターニングし、メモリセル部にワード線65を残すとともに、ロジック回路部のキャパシタ形成領域に、キャパシタ上部電極66を残す。ワード線65及びキャパシタ上部電極66は、共にポリシリコン膜60とWSi膜61と第1のSiN膜62からなる3層構造を有する。第1のSiN膜62のエッチングは、CFとCHFとArとの混合ガスを用いたRIEにより行い、WSi膜61のエッチングは、ClとOとの混合ガスを用いたRIEにより行い、ポリシリコン膜60のエッチングは、ClとOとの混合ガスを用いたRIEにより行う。 As shown in FIG. 7A, the three layers from the first SiN film 62 to the polysilicon film 60 are patterned to leave the word line 65 in the memory cell portion, and in the capacitor formation region of the logic circuit portion, the capacitor is formed. The upper electrode 66 is left. Both the word line 65 and the capacitor upper electrode 66 have a three-layer structure including a polysilicon film 60, a WSi film 61, and a first SiN film 62. The first SiN film 62 is etched by RIE using a mixed gas of CF 4 , CHF 3 and Ar, and the WSi film 61 is etched by RIE using a mixed gas of Cl 2 and O 2. The polysilicon film 60 is etched by RIE using a mixed gas of Cl 2 and O 2 .

メモリセル部に、ワード線65をマスクとして、Pを加速エネルギ10〜30keV、ドーズ量2〜5×1013cm−2の条件でイオン注入する。メモリセル部のワード線65の両側に、ソース/ドレイン領域67が形成される。 P is ion-implanted into the memory cell portion under the conditions of acceleration energy of 10 to 30 keV and dose of 2 to 5 × 10 13 cm −2 using the word line 65 as a mask. Source / drain regions 67 are formed on both sides of the word line 65 in the memory cell portion.

ワード線65及びキャパシタ上部電極66の側壁上に、SiNからなるサイドウォール絶縁膜68を形成する。サイドウォール絶縁膜68は、基板全面上にSiN膜を堆積し、このSiN膜を異方性エッチングすることにより形成される。この異方性エッチングは、CFとCHFとArとの混合ガスを用いたRIEにより行う。このとき、第1の導電膜53の上面のうちキャパシタ上部電極66の形成されていない領域の容量絶縁膜56も除去され、第1の導電膜53の上面が露出する。 A sidewall insulating film 68 made of SiN is formed on the side walls of the word line 65 and the capacitor upper electrode 66. The sidewall insulating film 68 is formed by depositing a SiN film on the entire surface of the substrate and anisotropically etching the SiN film. This anisotropic etching is performed by RIE using a mixed gas of CF 4 , CHF 3 and Ar. At this time, the capacitor insulating film 56 in the region where the capacitor upper electrode 66 is not formed in the upper surface of the first conductive film 53 is also removed, and the upper surface of the first conductive film 53 is exposed.

図7(B)に示すように、第1の導電膜53をパターニングし、基板法線方向から見てキャパシタ上部電極66を内包する領域に、キャパシタ下部電極53aを残し、ロジック回路部のnチャネルMISFET形成領域に、ゲート電極53bを残す。なお、図には示さないが、pチャネルMISFET形成領域にもゲート電極を残す。第1の導電膜53のエッチングは、ClとOとの混合ガスを用いたRIEにより行う。第1の導電膜53の側壁上に残っているサイドウォール絶縁膜68は除去されずに残ってしまう場合もある。このような場合には、第1の導電膜53のエッチング時に、その縁の近傍をマスクパターンで覆い、その部分に第1の導電膜53を積極的に残すようにするとよい。 As shown in FIG. 7B, the first conductive film 53 is patterned, the capacitor lower electrode 53a is left in the region including the capacitor upper electrode 66 when viewed from the substrate normal direction, and the n channel of the logic circuit portion is formed. The gate electrode 53b is left in the MISFET formation region. Although not shown in the figure, the gate electrode is also left in the p channel MISFET formation region. The first conductive film 53 is etched by RIE using a mixed gas of Cl 2 and O 2 . The sidewall insulating film 68 remaining on the side wall of the first conductive film 53 may remain without being removed. In such a case, when the first conductive film 53 is etched, the vicinity of the edge may be covered with a mask pattern, and the first conductive film 53 may be positively left in that portion.

ロジック回路部のnチャネルMISFET形成領域に、ゲート電極53bをマスクとして、LDD構造の低濃度領域形成のためのAsのイオン注入を行う。イオン注入条件は、加速エネルギ5〜15keV、ドーズ量1〜10×1013cm−2である。同様に、pチャネルMISFET形成領域に、Bのイオン注入を行う。イオン注入条件は、加速エネルギ5〜15keV、ドーズ量1〜10×1013cm−2である。 As ions are implanted into the n-channel MISFET formation region of the logic circuit portion using the gate electrode 53b as a mask to form a low concentration region of the LDD structure. The ion implantation conditions are an acceleration energy of 5 to 15 keV and a dose of 1 to 10 × 10 13 cm −2 . Similarly, B ions are implanted into the p-channel MISFET formation region. The ion implantation conditions are an acceleration energy of 5 to 15 keV and a dose of 1 to 10 × 10 13 cm −2 .

基板全面上にSiO膜を堆積し、異方性エッチングを行うことにより、ゲート電極53bの側壁上にサイドウォール絶縁膜70bを残す。このとき、キャパシタ下部電極53aの側壁上にサイドウォール絶縁膜70aが残り、サイドウォール絶縁膜68の斜面上にサイドウォール絶縁膜70dが残る。また、メモリセル部においては、ワード線65の間の領域がSiOからなる埋込絶縁部材70cで埋め込まれる。 A SiO 2 film is deposited on the entire surface of the substrate and anisotropic etching is performed to leave the sidewall insulating film 70b on the sidewall of the gate electrode 53b. At this time, the sidewall insulating film 70a remains on the sidewall of the capacitor lower electrode 53a, and the sidewall insulating film 70d remains on the slope of the sidewall insulating film 68. Further, in the memory cell portion, the region between the word lines 65 are embedded in the buried insulating member 70c made of SiO 2.

ロジック回路部のnチャネルMISFET形成領域に、ゲート電極53b及びサイドウォール絶縁膜70bをマスクとして、LDD構造の高濃度領域形成のためのAsのイオン注入を行う。イオン注入条件は、加速エネルギ30〜40keV、ドーズ量2〜4×1015cm−2である。同様に、pチャネルMISFET形成領域(図示せず)に、Bのイオン注入を行う。イオン注入条件は、加速エネルギ5〜15keV、ドーズ量2〜4×1015cm−2である。イオン注入後、活性化アニールを行うことにより、LDD構造のソース/ドレイン領域71が形成される。 As ions are implanted into the n-channel MISFET formation region of the logic circuit portion using the gate electrode 53b and the sidewall insulating film 70b as a mask to form a high concentration region of the LDD structure. The ion implantation conditions are an acceleration energy of 30 to 40 keV and a dose of 2 to 4 × 10 15 cm −2 . Similarly, B ions are implanted into a p-channel MISFET formation region (not shown). The ion implantation conditions are an acceleration energy of 5 to 15 keV and a dose of 2 to 4 × 10 15 cm −2 . After the ion implantation, activation annealing is performed to form the source / drain regions 71 having the LDD structure.

図7(C)に示すように、ロジック回路部のMISFETのソース/ドレイン領域71及びゲート電極53bの上面上に、CoSi膜72を形成する。CoSi膜72の形成は、第1の実施例の図2(B)で説明したCoSi膜15の形成と同様の方法で行う。このとき、メモリセル部のソース/ドレイン領域67の表面は、埋込絶縁部材70cで覆われているため、ソース/ドレイン領域67の表面上にはCoSi膜は形成されない。 As shown in FIG. 7C, a CoSi 2 film 72 is formed on the upper surfaces of the source / drain regions 71 of the MISFET and the gate electrode 53b in the logic circuit portion. The CoSi 2 film 72 is formed by the same method as the formation of the CoSi 2 film 15 described with reference to FIG. 2B of the first embodiment. At this time, since the surface of the source / drain region 67 of the memory cell portion is covered with the buried insulating member 70 c, no CoSi 2 film is formed on the surface of the source / drain region 67.

第1の実施例の図2(C)以降の工程と同様の工程を経て、キャパシタ下部電極53a、容量絶縁膜56、及びキャパシタ上部電極66からなるキャパシタを含むロジック回路混載DRAMが形成される。   A logic circuit-embedded DRAM including a capacitor including the capacitor lower electrode 53a, the capacitor insulating film 56, and the capacitor upper electrode 66 is formed through the same process as the process after FIG. 2C of the first embodiment.

第2の実施例の場合も、第1の実施例と同様に、メモリセル部に金属シリサイド膜を形成することなく、ロジック回路部にのみ金属シリサイド膜を形成することができる。さらに、第2の実施例では、キャパシタの上部電極66をメモリセル部のワード線65と同一工程で形成し、下部電極53aをロジック回路部のゲート電極53bと同一工程で形成している。このため、工程数の増加を極力抑制しつつ、ポリシリコン膜/SiO膜/ポリシリコン膜構造のキャパシタを形成することができる。 In the second embodiment, similarly to the first embodiment, the metal silicide film can be formed only in the logic circuit portion without forming the metal silicide film in the memory cell portion. Further, in the second embodiment, the upper electrode 66 of the capacitor is formed in the same process as the word line 65 of the memory cell part, and the lower electrode 53a is formed in the same process as the gate electrode 53b of the logic circuit part. Therefore, a capacitor having a polysilicon film / SiO 2 film / polysilicon film structure can be formed while suppressing an increase in the number of steps as much as possible.

また、図7(C)に示すように、ワード線65の側方と上方とが、SiNからなるサイドウォール絶縁膜68及び第1のSiN膜62で覆われている。図2(C)に示すコンタクトホール19の形成、及び図2(D)に示すコンタクトホール24の形成を、SiNを実質的にエッチングしない条件で行うと、サイドウォール絶縁膜68及び第1のSiN膜62がWSi膜61及びポリシリコン膜60の保護膜として働く。このため、コンタクトホール19及び24を自己整合的に形成することができる。   Further, as shown in FIG. 7C, the side and upper side of the word line 65 are covered with a sidewall insulating film 68 and a first SiN film 62 made of SiN. When the contact hole 19 shown in FIG. 2C and the contact hole 24 shown in FIG. 2D are formed under the condition that SiN is not substantially etched, the sidewall insulating film 68 and the first SiN are formed. The film 62 serves as a protective film for the WSi film 61 and the polysilicon film 60. For this reason, the contact holes 19 and 24 can be formed in a self-aligning manner.

また、ロジック回路部のゲート電極53bの側壁上のサイドウォール絶縁膜70bは、SiOで形成されている。このため、サイドウォール絶縁膜をSiNで形成する場合に比べて、MISFETのホットキャリア耐性を高くし、かつ寄生容量を少なくすることができる。また、サイドウォール絶縁膜70bを、メモリセル部のサイドウォール絶縁膜68とは異なる工程で形成するため、サイドウォール絶縁膜70bの厚さを、ショートチャネル効果抑制のための最適な値に設定することが可能になる。 The side wall insulating film 70b on the sidewalls of the gate electrode 53b of the logic circuit portion is formed of SiO 2. For this reason, the hot carrier resistance of the MISFET can be increased and the parasitic capacitance can be reduced as compared with the case where the sidewall insulating film is formed of SiN. Further, since the sidewall insulating film 70b is formed in a process different from the sidewall insulating film 68 of the memory cell portion, the thickness of the sidewall insulating film 70b is set to an optimum value for suppressing the short channel effect. It becomes possible.

次に、図8及び図9を参照して、第3の実施例について説明する。図8及び図9の各図の切断部より右側の図がメモリセル部を表し、左側の図がロジック回路部を表す。
図8(A)は、第1の実施例の図1(C)に対応する状態を示す。第1の実施例と異なるのは、ワード線8aの上に厚さ100nm程度の上部SiO膜80が配置されている点である。以下、図8(A)までの工程を、第1の実施例の図1(C)までの工程との相違点に着目して説明する。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9, the diagram on the right side of the cut portion of each figure represents the memory cell unit, and the diagram on the left side represents the logic circuit unit.
FIG. 8A shows a state corresponding to FIG. 1C of the first embodiment. The difference from the first embodiment is that an upper SiO 2 film 80 having a thickness of about 100 nm is arranged on the word line 8a. Hereinafter, the process up to FIG. 8A will be described by focusing on the difference from the process up to FIG. 1C of the first embodiment.

素子分離構造体2を形成した基板上に、ポリシリコン膜とSiO膜とを堆積し、ロジック回路部のSiO膜を除去する。なお、ポリシリコン膜には、第1の実施例の場合と同様のイオン注入を行っておく。ロジック回路部のSiO膜を除去した後、第1の実施例の場合と同様の工程を経て、図8(A)に示す状態に至る。 On a substrate forming an isolation structure 2 is deposited a polysilicon film and the SiO 2 film and the SiO 2 film is removed in the logic circuit area. The polysilicon film is ion-implanted in the same manner as in the first embodiment. After removing the SiO 2 film in the logic circuit portion, the same process as in the first embodiment is performed, and the state shown in FIG. 8A is reached.

なお、第3の実施例では、ロジック回路部のMISFETの低濃度領域9b形成のためのイオン注入を行った後、メモリセル部のソース/ドレイン領域9a形成のためのイオン注入を行う。   In the third embodiment, after ion implantation for forming the low concentration region 9b of the MISFET in the logic circuit portion, ion implantation for forming the source / drain region 9a in the memory cell portion is performed.

第1の実施例の図2(B)に示すCoSi膜15の形成工程までと同様の工程を実施する。
図8(B)に示すように、ロジック回路部のゲート電極8bの上面上、及びソース/ドレイン領域の高濃度領域12bの上面上に、CoSi膜15が形成される。メモリセル部は、SiO膜10aで覆われている。SiO膜10aの厚さは、50〜120nmとする。
Steps similar to those up to the step of forming the CoSi 2 film 15 shown in FIG. 2B of the first embodiment are performed.
As shown in FIG. 8B, a CoSi 2 film 15 is formed on the upper surface of the gate electrode 8b of the logic circuit portion and on the upper surface of the high concentration region 12b of the source / drain region. The memory cell portion is covered with the SiO 2 film 10a. The thickness of the SiO 2 film 10a is 50 to 120 nm.

図8(C)に示すように、基板全面上に、厚さ20〜50nmの低温形成SiO膜81を堆積する。低温形成SiO膜81の堆積は、成長温度を700℃以下としたCVDにより行う。例えば、基板温度を400℃程度としたプラズマCVDにより、SiO膜81を堆積する。低温で堆積することにより、CoSi膜15の熱による劣化を防止することができる。 As shown in FIG. 8C, a low temperature formed SiO 2 film 81 having a thickness of 20 to 50 nm is deposited on the entire surface of the substrate. The low temperature formed SiO 2 film 81 is deposited by CVD with a growth temperature of 700 ° C. or lower. For example, the SiO 2 film 81 is deposited by plasma CVD at a substrate temperature of about 400 ° C. By depositing at a low temperature, the CoSi 2 film 15 can be prevented from being deteriorated by heat.

図9(A)に示すように、SiO膜10aと低温形成SiO膜81とを異方性エッチングし、メモリセル部のワード線8aと上部SiO膜80からなる積層構造の側壁上にサイドウォール絶縁膜82を残す。このとき、ロジック回路部はレジストパターンで覆っておく。ロジック回路部には、低温形成SiO膜81が残る。 As shown in FIG. 9A, the SiO 2 film 10a and the low-temperature formed SiO 2 film 81 are anisotropically etched to form on the side wall of the laminated structure including the word line 8a of the memory cell portion and the upper SiO 2 film 80. The sidewall insulating film 82 is left. At this time, the logic circuit portion is covered with a resist pattern. The low temperature formed SiO 2 film 81 remains in the logic circuit portion.

基板全面上に、Pドープの厚さ100〜200nmのアモルファスシリコン膜をCVDにより堆積する。このアモルファスシリコン膜をパターニングし、メモリセル部のソース/ドレイン領域9aに対応したパッド83を残す。パッド83は、ソース/ドレイン領域9aの表面から、その両側のサイドウォール絶縁膜82の側面を経由し、上部SiO膜80の上面の一部までを覆う。 A P-doped amorphous silicon film having a thickness of 100 to 200 nm is deposited on the entire surface of the substrate by CVD. This amorphous silicon film is patterned to leave a pad 83 corresponding to the source / drain region 9a of the memory cell portion. The pad 83 covers from the surface of the source / drain region 9 a to a part of the upper surface of the upper SiO 2 film 80 via the side surfaces of the sidewall insulating films 82 on both sides thereof.

図9(B)に示すように、基板全面上にBPSG膜18を堆積し、コンタクトホール19を開口してビット線20を形成する。ここまでの工程は、第1の実施例の図2(C)で説明した工程と同様である。   As shown in FIG. 9B, a BPSG film 18 is deposited on the entire surface of the substrate, a contact hole 19 is opened, and a bit line 20 is formed. The steps so far are the same as the steps described with reference to FIG. 2C of the first embodiment.

図9(C)に示すように、基板全面上にBPSG膜23を堆積し、コンタクトホール24を開口して蓄積電極25を形成する。ここまでの工程は、第1の実施例の図2(D)で説明した工程と同様である。   As shown in FIG. 9C, a BPSG film 23 is deposited on the entire surface of the substrate, a contact hole 24 is opened, and a storage electrode 25 is formed. The steps up to here are the same as those described with reference to FIG. 2D of the first embodiment.

第3の実施例の場合には、図9(B)及び図9(C)のコンタクトホール19及び24を開口する際に、これらの底面にパッド83が露出する。ソース/ドレイン領域9aが直接エッチング雰囲気に晒されることがないため、ソース/ドレイン領域9a内に欠陥が発生することを防止できる。このため、ソース/ドレイン領域9a内の欠陥に起因するDRAMのデータ保持特性の劣化を防止することができる。   In the case of the third embodiment, when the contact holes 19 and 24 shown in FIGS. 9B and 9C are opened, the pads 83 are exposed on the bottom surfaces thereof. Since the source / drain region 9a is not directly exposed to the etching atmosphere, it is possible to prevent a defect from occurring in the source / drain region 9a. For this reason, it is possible to prevent deterioration of data retention characteristics of the DRAM due to defects in the source / drain region 9a.

上記第1〜第3の実施例では、メモリセル部のMISFETとロジック回路部のMISFETとを、ほぼ並行して形成する場合を説明した。ロジック回路を混載したDRAMの製造方法として、メモリセル部の対向電極(例えば図3の対向電極29)までのすべての部分を形成した後、ロジック回路部のMISFETのソース/ドレイン領域を形成する方法が知られている。この方法の場合、メモリセル部のビット線とロジック回路部の配線とを如何に接続するかが問題になる。以下に説明する第4及び第5の実施例は、この接続構成に特徴を有する。   In the first to third embodiments, the case where the MISFET of the memory cell portion and the MISFET of the logic circuit portion are formed substantially in parallel has been described. As a method of manufacturing a DRAM in which a logic circuit is embedded, a method for forming a source / drain region of a MISFET in a logic circuit part after forming all parts up to the counter electrode (for example, the counter electrode 29 in FIG. 3) of the memory cell part. It has been known. In the case of this method, it becomes a problem how to connect the bit line of the memory cell portion and the wiring of the logic circuit portion. The fourth and fifth embodiments described below are characterized by this connection configuration.

図10を参照して、第4の実施例について説明する。図10(A)及び図10(B)は、メモリセル部とロジック回路部との境界領域の断面図を示す。
図10(A)に示すように、シリコン基板90のメモリセル部内(図10(A)のほぼ右半分の領域)に、MISFET91、ワード線92、層間絶縁膜98、ビット線93、層間絶縁膜99、蓄積電極94、容量絶縁膜95、及び対向電極96が形成されている。ここまでの構成は、第1の実施例の図1(A)から図3までの工程と同様の方法で形成される。ただし、ロジック回路部においては、ゲート電極のみが形成され、図2(A)に示すソース/ドレイン領域の高濃度領域12b形成のためのイオン注入、及び図2(B)に示すCoSi膜15の形成は行われない。ロジック回路部には、ゲート電極100、及びその側壁上に配置されたサイドウォール絶縁膜101が形成されている。層間絶縁膜98、99、及び対向電極96は、ロジック回路部上にも形成されている。
A fourth embodiment will be described with reference to FIG. 10A and 10B are cross-sectional views of a boundary region between the memory cell portion and the logic circuit portion.
As shown in FIG. 10A, the MISFET 91, the word line 92, the interlayer insulating film 98, the bit line 93, the interlayer insulating film are formed in the memory cell portion of the silicon substrate 90 (the region on the almost right half of FIG. 10A). 99, a storage electrode 94, a capacitor insulating film 95, and a counter electrode 96 are formed. The configuration so far is formed by the same method as the steps from FIG. 1A to FIG. 3 of the first embodiment. However, in the logic circuit portion, only the gate electrode is formed, ion implantation for forming the high concentration region 12b of the source / drain region shown in FIG. 2A, and the CoSi 2 film 15 shown in FIG. 2B. Is not formed. In the logic circuit portion, a gate electrode 100 and a sidewall insulating film 101 disposed on the sidewall are formed. The interlayer insulating films 98 and 99 and the counter electrode 96 are also formed on the logic circuit portion.

メモリセル部の対向電極96の表面を覆うレジストパターン97を形成する。レジストパターン97の縁は、ビット線93の先端よりも約0.2μm程度ロジック回路部寄りに配置される。レジストパターン97をマスクとして、ロジック回路部に堆積している対向電極96を除去する。対向電極96の除去は、塩素系ガスを用いた等方性エッチングにより行う。   A resist pattern 97 is formed to cover the surface of the counter electrode 96 in the memory cell portion. The edge of the resist pattern 97 is arranged closer to the logic circuit portion by about 0.2 μm than the tip of the bit line 93. Using the resist pattern 97 as a mask, the counter electrode 96 deposited on the logic circuit portion is removed. The counter electrode 96 is removed by isotropic etching using a chlorine-based gas.

対向電極96がサイドエッチングされ、対向電極96の縁が、レジストパターン97の縁よりも後退する。サイドエッチングの深さは、1〜1.5μm程度とする。すなわち、対向電極96の縁は、ビット線93の先端よりも0.8〜1.3μm程度後退する。   The counter electrode 96 is side-etched, and the edge of the counter electrode 96 recedes from the edge of the resist pattern 97. The depth of side etching is about 1 to 1.5 μm. That is, the edge of the counter electrode 96 recedes from the tip of the bit line 93 by about 0.8 to 1.3 μm.

対向電極96を除去した後、レジストパターン97をマスクとして、ロジック回路部の層間絶縁膜99及び98を除去する。層間絶縁膜99及び98の除去は、異方性のRIEにより行う。なお、この異方性のRIEのエッチングを再現性よく停止させるために、ゲート電極100、サイドウォール絶縁膜101、シリコン基板90の表面を薄いSiN膜で覆っておいてもよい。SiN膜で覆っておく場合、層間絶縁膜99及び98を除去した後に、このSiN膜を除去する。   After the counter electrode 96 is removed, the interlayer insulating films 99 and 98 in the logic circuit portion are removed using the resist pattern 97 as a mask. The interlayer insulating films 99 and 98 are removed by anisotropic RIE. In order to stop the anisotropic RIE etching with good reproducibility, the surfaces of the gate electrode 100, the sidewall insulating film 101, and the silicon substrate 90 may be covered with a thin SiN film. In the case of covering with an SiN film, the SiN film is removed after the interlayer insulating films 99 and 98 are removed.

ロジック回路部に、ゲート電極100及びサイドウォール絶縁膜101をマスクとしてPをイオン注入する。イオン注入条件は、第1の実施例の図2(A)に示す高濃度領域12bを形成するためのイオン注入の条件と同様である。イオン注入後、レジストパターン97を除去する。   P ions are implanted into the logic circuit portion using the gate electrode 100 and the sidewall insulating film 101 as a mask. The ion implantation conditions are the same as the ion implantation conditions for forming the high concentration region 12b shown in FIG. 2A of the first embodiment. After the ion implantation, the resist pattern 97 is removed.

図10(B)に示すように、基板全面上に、BPSGからなる層間絶縁膜105を堆積し、CMPにより表面を平坦化する。層間絶縁膜105に、ビット線93の上面を露出させるコンタクトホール106を形成する。コンタクトホール106は、対向電極96の縁よりもロジック回路部寄りに配置される。対向電極96の縁がビット線93の先端よりも0.8〜1.3μm程度後退しているため、対向電極93に接触することなく、コンタクトホール106を形成することができる。   As shown in FIG. 10B, an interlayer insulating film 105 made of BPSG is deposited on the entire surface of the substrate, and the surface is flattened by CMP. A contact hole 106 exposing the upper surface of the bit line 93 is formed in the interlayer insulating film 105. The contact hole 106 is disposed closer to the logic circuit portion than the edge of the counter electrode 96. Since the edge of the counter electrode 96 is set back about 0.8 to 1.3 μm from the tip of the bit line 93, the contact hole 106 can be formed without contacting the counter electrode 93.

ロジック回路部においては、層間絶縁膜105の上に配線107が形成される。この配線107は、コンタクトホール106を介してビット線93に接続される。
上記第4の実施例では、対向電極96の縁が、サイドエッチングにより画定され、対向電極96の縁を画定するための専用のフォトマスクを用いない。すなわち、メモリセル部とロジック回路部との境界線を画定するためのレジストパターン97のみを用いることにより、対向電極96の縁を画定することができる。
In the logic circuit portion, a wiring 107 is formed on the interlayer insulating film 105. The wiring 107 is connected to the bit line 93 through the contact hole 106.
In the fourth embodiment, the edge of the counter electrode 96 is defined by side etching, and a dedicated photomask for defining the edge of the counter electrode 96 is not used. That is, the edge of the counter electrode 96 can be defined by using only the resist pattern 97 for defining the boundary line between the memory cell portion and the logic circuit portion.

次に、図11を参照して、第5の実施例について説明する。図11(A)に示すように、シリコン基板90のメモリセル部に、DRAM回路が形成されている。その構成は、第4の実施例の図10(A)に示すDRAM回路と同様である。   Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 11A, a DRAM circuit is formed in the memory cell portion of the silicon substrate 90. The configuration is the same as that of the DRAM circuit shown in FIG. 10A of the fourth embodiment.

素子分離構造体110が、メモリセル部とロジック回路部との境界を画定する。素子分離構造体110の表面上に、ビット線93に対応して連結配線111が形成されている。連結配線111は、ワード線92の形成と同一の工程で形成される。各ビット線93は、その先端近傍において、層間絶縁膜98に形成されたコンタクトホールを介して、対応する連結配線110に接続されている。   The element isolation structure 110 defines a boundary between the memory cell portion and the logic circuit portion. A connection wiring 111 is formed on the surface of the element isolation structure 110 so as to correspond to the bit line 93. The connection wiring 111 is formed in the same process as the formation of the word line 92. Each bit line 93 is connected to the corresponding connection wiring 110 through a contact hole formed in the interlayer insulating film 98 in the vicinity of the tip thereof.

メモリセル部の対向電極96の表面をレジストパターン97で覆う。レジストパターン97をマスクとして、ロジック回路部の対向電極96、層間絶縁膜99及び98を除去する。ロジック回路部に、連結配線111の一部が露出する。なお、ゲート電極100、サイドウォール絶縁膜101、連結配線111の表面をSiN膜で覆っておき、このSiN膜をエッチング停止層として用いてもよい。第4の実施例の図10(A)の工程と同様に、ロジック回路部にPのイオン注入を行う。   The surface of the counter electrode 96 in the memory cell portion is covered with a resist pattern 97. Using the resist pattern 97 as a mask, the counter electrode 96 and the interlayer insulating films 99 and 98 in the logic circuit portion are removed. A part of the connection wiring 111 is exposed in the logic circuit portion. The surfaces of the gate electrode 100, the sidewall insulating film 101, and the connection wiring 111 may be covered with a SiN film, and this SiN film may be used as an etching stop layer. Similar to the process of FIG. 10A of the fourth embodiment, P ions are implanted into the logic circuit section.

図11(B)に示すように、基板全面上に、BPSGからなる層間絶縁膜105を堆積し、CMPにより表面を平坦化する。層間絶縁膜105に、連結配線111の上面を露出させるコンタクトホール106を形成する。コンタクトホール106は、対向電極96の縁よりもロジック回路部寄りに配置される。連結配線111がロジック回路部まで延在しているため、対向電極93に接触することなく、コンタクトホール106を形成することができる。   As shown in FIG. 11B, an interlayer insulating film 105 made of BPSG is deposited on the entire surface of the substrate, and the surface is flattened by CMP. A contact hole 106 that exposes the upper surface of the connection wiring 111 is formed in the interlayer insulating film 105. The contact hole 106 is disposed closer to the logic circuit portion than the edge of the counter electrode 96. Since the connection wiring 111 extends to the logic circuit portion, the contact hole 106 can be formed without contacting the counter electrode 93.

ロジック回路部においては、層間絶縁膜105の上に配線107が形成される。この配線107は、コンタクトホール106及び連結配線111を介してビット線93に接続される。   In the logic circuit portion, a wiring 107 is formed on the interlayer insulating film 105. The wiring 107 is connected to the bit line 93 through the contact hole 106 and the connection wiring 111.

第5の実施例の場合には、連結配線111を介して配線107とビット線93とを接続している。このため、第4の実施例の場合と同様に、ロジック回路部とメモリセル部との境界を画定するレジストパターン97を用いるのみで、配線107とビット線93とを再現性よく接続することができる。   In the case of the fifth embodiment, the wiring 107 and the bit line 93 are connected through the connection wiring 111. Therefore, as in the case of the fourth embodiment, the wiring 107 and the bit line 93 can be connected with high reproducibility only by using the resist pattern 97 that defines the boundary between the logic circuit portion and the memory cell portion. it can.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
上記実施例から、以下の付記に示された発明が導出される。
Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
The invention shown in the following supplementary notes is derived from the above embodiments.

(付記1) 半導体基板の表面上に形成され、ソース/ドレイン領域及びそれらの間のチャネル領域上に配置されたゲート電極を含むMISFETと、
前記ゲート電極の上面及び側面を覆う絶縁材料からなる被覆絶縁部材と、
前記ソース/ドレイン領域の上面から前記被覆絶縁部材の側面を覆うように配置された導電性のパッドと、
前記パッド及び前記MISFETを覆うように、前記半導体基板上に配置された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールであって、基板法線方向から見た時、該コンタクトホールが前記パッドに内包されるように配置されている前記コンタクトホールと、
前記層間絶縁膜上に形成され、一方の電極が前記コンタクトホールを介して前記パッドに接続されたキャパシタと
を有する半導体装置。
(Supplementary Note 1) A MISFET formed on the surface of a semiconductor substrate and including a gate electrode disposed on a source / drain region and a channel region therebetween,
A covering insulating member made of an insulating material covering an upper surface and side surfaces of the gate electrode;
A conductive pad disposed so as to cover the side surface of the covering insulating member from the upper surface of the source / drain region;
An interlayer insulating film disposed on the semiconductor substrate so as to cover the pad and the MISFET;
A contact hole formed in the interlayer insulating film, the contact hole disposed so that the contact hole is included in the pad when viewed from the normal direction of the substrate;
A semiconductor device having a capacitor formed on the interlayer insulating film and having one electrode connected to the pad through the contact hole.

(付記2) 主表面内にメモリセル部とロジック回路部とが画定された半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板のメモリセル部上にDRAM回路を形成する工程であって、該DRAM回路が、MISFETとキャパシタとの組からなる複数のメモリセルとビット線とを含み、該キャパシタの一方の電極が、対応するMISFETのソース/ドレイン領域のうち一方の領域に接続され、該ビット線が、一部のメモリセルのMISFETのソース/ドレイン領域のうち他方の領域同士を相互に接続し、該ビット線が前記メモリセル部とロジック回路部との境界線近傍まで延在し、該キャパシタの他方の対向電極が、前記ビット線よりも上層に配置されて複数のキャパシタ間で相互に接続され、前記ビット線と前記MISFETとの間が第1の層間絶縁膜で絶縁され、前記ビット線と前記キャパシタとの間が第2の層間絶縁膜で絶縁され、前記対向電極、前記第1及び第2の層間絶縁膜はロジック回路部上にも配置されたDRAM回路を形成する工程と、
前記対向電極の表面のうち前記メモリセル部の上方の領域をレジストパターンで覆う工程であって、該レジストパターンの縁が前記ビット線の先端よりも前記ロジック回路部側に位置するように覆う工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、前記対向電極を等方的にエッチングし、前記ロジック回路部上の対向電極を除去する工程であって、該対向電極の縁が前記ビット線の先端よりも後退するまで該対向電極をサイドエッチングする工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記第1及び第2の層間絶縁膜をエッチングし、前記ロジック回路部上の第1及び第2の層間絶縁膜を除去する工程と、
前記半導体基板の全面を第3の層間絶縁膜で覆う工程と、
前記第3の層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程であって、該コンタクトホールが、前記対向電極の縁よりも前記ロジック回路部側に配置され、前記ビット線の一部を露出させる前記コンタクトホールを形成する工程と、
前記第3の絶縁膜の上に配線を形成する工程であって、該配線が前記コンタクトホールを介して前記ビット線に接続され、かつ前記ロジック回路部上まで延在している前記配線を形成する工程と
を有する半導体装置の製造方法。
(Additional remark 2) The process of preparing the semiconductor substrate by which the memory cell part and the logic circuit part were demarcated in the main surface,
Forming a DRAM circuit on a memory cell portion of the semiconductor substrate, wherein the DRAM circuit includes a plurality of memory cells and bit lines each of which is a set of a MISFET and a capacitor, and one electrode of the capacitor is The bit line is connected to one of the source / drain regions of the corresponding MISFET, and the other one of the source / drain regions of the MISFETs of some memory cells is connected to each other. Extends to the vicinity of the boundary line between the memory cell portion and the logic circuit portion, and the other counter electrode of the capacitor is disposed above the bit line and connected to each other between the plurality of capacitors. The line and the MISFET are insulated by a first interlayer insulating film, and the bit line and the capacitor are insulated by a second interlayer insulating film, Counter electrode, wherein the first and second interlayer insulating film forming a DRAM circuit disposed in the logic circuit portion,
A step of covering a region of the surface of the counter electrode above the memory cell portion with a resist pattern, the step of covering the edge of the resist pattern so as to be positioned closer to the logic circuit portion than the tip of the bit line When,
Using the resist pattern as a mask, the counter electrode is isotropically etched to remove the counter electrode on the logic circuit portion until the edge of the counter electrode recedes from the tip of the bit line Side-etching the counter electrode;
Etching the first and second interlayer insulating films using the resist pattern as a mask, and removing the first and second interlayer insulating films on the logic circuit portion;
Covering the entire surface of the semiconductor substrate with a third interlayer insulating film;
Forming a contact hole in the third interlayer insulating film, wherein the contact hole is disposed closer to the logic circuit part than an edge of the counter electrode, and exposes a part of the bit line; Forming a hole;
Forming a wiring on the third insulating film, the wiring being connected to the bit line through the contact hole and extending to the logic circuit portion; A method for manufacturing a semiconductor device.

(付記3) 主表面内にメモリセル部とロジック回路部とが画定された半導体基板と、
前記半導体基板のメモリセル部とロジック回路部との境界領域に形成された素子分離構造体と、
前記素子分離構造体の上に配置された連結配線と、
前記半導体基板のメモリセル部上に形成されたDRAM回路であって、該DRAM回路が、MISFETとキャパシタとの組からなる複数のメモリセルとビット線とを含み、該キャパシタの一方の電極が、対応するMISFETのソース/ドレイン領域のうち一方の領域に接続され、該ビット線が、一部のメモリセルのMISFETのソース/ドレイン領域のうち他方の領域同士を相互に接続し、かつ前記メモリセル部とロジック回路部との境界線近傍まで延在し、前記連結配線よりも上層に配置され、該連結配線に接続された前記DRAM回路と、
前記DRAM回路を覆い、かつ前記ロジック回路部をも覆う層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に形成され、前記連結配線の上面の一部を底面とするコンタクトホールと、
前記層間絶縁膜の上に配置され、前記コンタクトホールを介して前記連結配線に接続され、前記ロジック回路部まで延在する上層配線と
を有する半導体装置。
(Additional remark 3) The semiconductor substrate by which the memory cell part and the logic circuit part were demarcated in the main surface,
An element isolation structure formed in a boundary region between the memory cell portion and the logic circuit portion of the semiconductor substrate;
A connection wiring disposed on the element isolation structure;
A DRAM circuit formed on a memory cell portion of the semiconductor substrate, wherein the DRAM circuit includes a plurality of memory cells and bit lines each consisting of a set of a MISFET and a capacitor, and one electrode of the capacitor is The bit line is connected to one of the source / drain regions of the corresponding MISFET, the other of the source / drain regions of the MISFET of some memory cells is connected to each other, and the memory cell The DRAM circuit extending to the vicinity of the boundary line between the circuit portion and the logic circuit portion, disposed in an upper layer than the connection wiring, and connected to the connection wiring;
An interlayer insulating film that covers the DRAM circuit and also covers the logic circuit part;
A contact hole formed in the interlayer insulating film and having a part of an upper surface of the connection wiring as a bottom surface;
A semiconductor device having an upper layer wiring disposed on the interlayer insulating film, connected to the connection wiring through the contact hole, and extending to the logic circuit portion.

本発明の第1の実施例による半導体装置の製造方法を説明するための基板の断面図(その1)である。It is sectional drawing (the 1) of the board | substrate for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device by the 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例による半導体装置の製造方法を説明するための基板の断面図(その2)である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the substrate for explaining the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention (No. 2). 本発明の第1の実施例による半導体装置の製造方法を説明するための基板の断面図(その3)である。FIG. 6 is a sectional view (No. 3) of the substrate for explaining the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention. 本発明の第1の実施例による半導体装置の製造方法を説明するための基板の断面図(その4)である。FIG. 6 is a sectional view (No. 4) of the substrate for explaining the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment of the invention; 図5(A)は、MISFETのゲート電極への不純物注入量とドレイン電流との関係を示すグラフであり、図5(B)は、ゲート電極への不純物注入量とシート抵抗との関係を示すグラフである。FIG. 5A is a graph showing the relationship between the amount of impurity implanted into the gate electrode of the MISFET and the drain current, and FIG. 5B shows the relationship between the amount of impurity implanted into the gate electrode and the sheet resistance. It is a graph. 本発明の第2の実施例による半導体装置の製造方法を説明するための基板の断面図(その1)である。It is sectional drawing (the 1) of the board | substrate for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device by the 2nd Example of this invention. 本発明の第2の実施例による半導体装置の製造方法を説明するための基板の断面図(その2)である。It is sectional drawing (the 2) of the board | substrate for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device by the 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例による半導体装置の製造方法を説明するための基板の断面図(その1)である。It is sectional drawing (the 1) of the board | substrate for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device by the 3rd Example of this invention. 本発明の第3の実施例による半導体装置の製造方法を説明するための基板の断面図(その2)である。It is sectional drawing (the 2) of the board | substrate for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device by the 3rd Example of this invention. 本発明の第4の実施例による半導体装置の製造方法を説明するための基板の断面図である。It is sectional drawing of the board | substrate for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device by the 4th Example of this invention. 本発明の第5の実施例による半導体装置の製造方法を説明するための基板の断面図である。It is sectional drawing of the board | substrate for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device by the 5th Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリコン基板
2 素子分離構造体
3、4 活性領域
7 ゲート酸化膜
8 ポリシリコン膜
8a ワード線
8b ゲート電極
9a ソース/ドレイン領域
9b 低濃度領域
10a SiO
10b サイドウォール絶縁膜
11 レジストパターン
12b 高濃度領域
15 CoSi
18 BPSG膜
19 コンタクトホール
20 ビット線
24 コンタクトホール
25 蓄積電極
28 誘電体膜
29 対向電極
35、42 Wプラグ
40、43 配線
41、44 SiO
45 カバー膜
50 シリコン基板
51 素子分離構造体
52 ゲート酸化膜
53 第1の導電膜
55 第2のゲート酸化膜
56 容量絶縁膜
60 ポリシリコン膜
61 WSi膜
62 第1のSiN膜
65 ワード線
66 キャパシタ上部電極
67 ソース/ドレイン領域
68 サイドウォール絶縁膜
70a、70b、70d サイドウォール絶縁膜
70c 埋込絶縁部材
71 ソース/ドレイン領域
72 CoSi
80 上部SiO
81 低温形成SiO
82 サイドウォール絶縁膜
83 パッド
90 シリコン基板
91 MISFET
92 ワード線
93 ビット線
94 蓄積電極
95 容量絶縁膜
96 対向電極
97 レジストパターン
98、99 層間絶縁膜
100 ゲート電極
101 サイドウォール絶縁膜
105 層間絶縁膜
106 コンタクトホール
107 配線
111 連結配線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Element isolation structure 3, 4 Active region 7 Gate oxide film 8 Polysilicon film 8a Word line 8b Gate electrode 9a Source / drain region 9b Low concentration region 10a SiO 2 film 10b Side wall insulating film 11 Resist pattern 12b High Concentration region 15 CoSi 2 film 18 BPSG film 19 Contact hole 20 Bit line 24 Contact hole 25 Storage electrode 28 Dielectric film 29 Counter electrode 35, 42 W plug 40, 43 Wiring 41, 44 SiO 2 film 45 Cover film 50 Silicon substrate 51 Element isolation structure 52 Gate oxide film 53 First conductive film 55 Second gate oxide film 56 Capacitance insulating film 60 Polysilicon film 61 WSi film 62 First SiN film 65 Word line 66 Capacitor upper electrode 67 Source / drain region 68 sidewall insulating film 70a, 0b, 70d sidewall insulating film 70c buried insulating member 71 source / drain regions 72 CoSi 2 film 80 upper SiO 2 film 81 formed at a low temperature SiO 2 film 82 sidewall insulating film 83 pad 90 silicon substrate 91 MISFET
92 Word line 93 Bit line 94 Storage electrode 95 Capacitance insulating film 96 Counter electrode 97 Resist pattern 98, 99 Interlayer insulating film 100 Gate electrode 101 Side wall insulating film 105 Interlayer insulating film 106 Contact hole 107 Wiring 111 Connection wiring

Claims (4)

主表面内にメモリセル部とロジック回路部とが画定された半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の主表面の一部の領域上に、絶縁材料からなる素子分離構造体を形成し、活性領域を画定する工程と、
前記半導体基板の主表面のうち前記素子分離構造体の形成されていない領域上に第1のゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記素子分離構造体及び前記第1のゲート絶縁膜上に、第1の導電膜を形成する工程と、
前記第1の導電膜のうち前記メモリセル部上の部分を除去する工程と、
前記第1の導電膜の表面上に容量絶縁膜を形成する工程と、
前記容量絶縁膜の上及び前記半導体基板の上に、第2の導電膜を形成する工程と、
前記第2の導電膜をパターニングし、前記素子分離構造体の上方に上部電極を残すとともに、前記メモリセル部の上方に、ゲート電極を兼ねる複数のワード線を残す工程と、
前記容量絶縁膜及び第1の導電膜をパターニングし、該第1の導電膜からなる下部電極を残す工程であって、半導体基板の法線方向から見て前記下部電極が前記上部電極を内包する形状に前記下部電極を残すとともに、前記ロジック回路部の活性領域上に前記第1の導電膜からなるゲート電極を残し、前記上部電極と下部電極との間に前記容量絶縁膜を残す工程と
を有する半導体装置の製造方法。
Preparing a semiconductor substrate in which a memory cell portion and a logic circuit portion are defined in a main surface;
Forming an element isolation structure made of an insulating material on a partial region of the main surface of the semiconductor substrate and defining an active region;
Forming a first gate insulating film on a region of the main surface of the semiconductor substrate where the element isolation structure is not formed;
Forming a first conductive film on the element isolation structure and the first gate insulating film;
Removing a portion of the first conductive film on the memory cell portion;
Forming a capacitive insulating film on the surface of the first conductive film;
Forming a second conductive film on the capacitive insulating film and on the semiconductor substrate;
Patterning the second conductive film, leaving an upper electrode above the element isolation structure, and leaving a plurality of word lines also serving as gate electrodes above the memory cell portion;
Patterning the capacitive insulating film and the first conductive film to leave a lower electrode made of the first conductive film, the lower electrode including the upper electrode as viewed from the normal direction of the semiconductor substrate Leaving the lower electrode in shape, leaving the gate electrode made of the first conductive film on the active region of the logic circuit portion, and leaving the capacitive insulating film between the upper electrode and the lower electrode; A method for manufacturing a semiconductor device.
前記メモリセル部上の第1の導電膜を除去する工程の後、前記容量絶縁膜を形成する工程の前に、さらに、前記メモリセル部上の前記第1のゲート絶縁膜を除去する工程を含み、
前記容量絶縁膜を形成する工程が、さらに前記半導体基板の主表面のうち前記メモリセル部の領域上に第2のゲート絶縁膜を形成する工程を含む請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
After the step of removing the first conductive film on the memory cell portion and before the step of forming the capacitive insulating film, a step of removing the first gate insulating film on the memory cell portion Including
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of forming the capacitive insulating film further includes a step of forming a second gate insulating film on a region of the memory cell portion in the main surface of the semiconductor substrate. .
さらに、前記ロジック回路部のゲート電極の側壁上に第1のサイドウォール絶縁膜を形成するとともに、前記メモリセル部のワード線の間を絶縁材料からなる埋込絶縁部材で埋め込む工程と、
前記ロジック回路部のゲート電極の両側の基板表面層に不純物を注入する工程と、
前記ロジック回路部のゲート電極の上面上、及びその両側の半導体基板表面上に金属シリサイド膜を形成する工程と
を含む請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
A step of forming a first sidewall insulating film on the side wall of the gate electrode of the logic circuit portion and embedding a space between the word lines of the memory cell portion with an embedded insulating member made of an insulating material;
Implanting impurities into the substrate surface layer on both sides of the gate electrode of the logic circuit portion;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising: forming a metal silicide film on the upper surface of the gate electrode of the logic circuit portion and on the semiconductor substrate surface on both sides thereof.
前記第2の導電膜を形成する工程の後、さらに該第2の導電膜の上に、前記埋込絶縁部材とはエッチング耐性の異なる絶縁材料からなる上部絶縁膜を堆積する工程を含み、
前記第2の導電膜をパターニングする工程において、前記上部絶縁膜も該第2の導電膜と同一パターンになるようにパターニングし、
前記ワード線を残す工程の後、さらに該ワード線の側壁上に、前記埋込絶縁部材とはエッチング耐性の異なる絶縁材料からなる第2のサイドウォール絶縁膜を形成する工程を含み、
前記埋込絶縁部材が、相互に隣接するワード線の対向する側壁の各々の上に配置された前記第2のサイドウォール絶縁膜の間を埋め込む請求項に記載の半導体装置の製造方法。
After the step of forming the second conductive film, further comprising the step of depositing an upper insulating film made of an insulating material having an etching resistance different from that of the embedded insulating member on the second conductive film,
In the step of patterning the second conductive film, the upper insulating film is patterned to be the same pattern as the second conductive film,
After the step of leaving the word line, further comprising a step of forming a second sidewall insulating film made of an insulating material having an etching resistance different from that of the buried insulating member on the side wall of the word line;
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3 , wherein the embedded insulating member embeds between the second sidewall insulating films disposed on each of the opposing side walls of the word lines adjacent to each other.
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